《金属腐蚀与防护》课程教学改革与实践

陈 武,梅 平,赖 璐 (长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023)

金属腐蚀问题遍及各个部门及行业,腐蚀危害巨大,各国由于腐蚀破坏造成的年度经济损失约占当年国民经济生产总值的1.5%～4.2%,而我国近年来的年腐蚀损失约为5000亿元,约占国民经济生产总值的5%[1]。腐蚀除造成经济损失外,腐蚀还造成对地球资源、能源的极大浪费,造成重大安全事故和环境污染事件,对工业生产和人们生活产生严重影响。但如果能普遍、正确地采用适当的腐蚀控制技术和方法,就可以使腐蚀损失降低25%～30%[2-3]。正因为如此,目前世界各国都非常重视金属腐蚀与防护的教育问题,通过腐蚀与防护的课程学习,可使学生掌握金属腐蚀与防护的基础知识和技术,培养一批掌握防腐技能的专业人才,对于保证国民经济持续稳定发展具有重要意义。当前,随着我国国民经济迅猛发展,很多工业生产部门尤其是油气田和石油化工防腐人才需求巨增。笔者根据多年 《金属腐蚀与防护》的教学及科研工作的体会和认识,分析了教学中存在的问题及影响,对长江大学 《金属腐蚀与防护》课程改革和实践教学进行研究❶❶长江大学教学研究项目 (JY2010021)。。

1 课程教学概况及存在的问题

1.1 课程教学概况

《金属腐蚀与防护》是一门以物理化学为基础,涉及材料科学、电化学、化学、金属学、表面科学、无机非金属材料、高分子材料、生物科学、工程力学、固体物理等学科的交叉性、综合性学科。该课程多年来是长江大学应用化学、化学工程与工艺、环境工程、石油工程等专业本科生和硕士研究生的专业选修课程。虽然 《金属腐蚀与防护》是一门选修课程,但由于 《金属腐蚀与防护》课程是理论性与实用性并重的课程,学生毕业后可作为一个专业研究方向或就业方向,很多同学通过该课程的学习,认识了金属腐蚀与防护的危害、基本原理及其防腐的基本技术,提高了学生的综合能力,很多学生毕业后到各大油田研究院的防腐中心工作,成为油气田和石油化工生产的专业防腐人才。

1.2 存在的问题及影响

1)对该课程重视程度不够 在思想认识方面,教师、学生甚至是教学管理部门对该课程的重视程度不够,对该课程的重要性没有充分的认识,或对选修该课程的意义不够明确或者说立足点太低。主要表现在以下几个方面:首先是学生普遍不买教材,很多学生上该课程的主要目的就是拿学分,随便应付了事,上课全凭主观兴趣,学习不够专注。部分学生坐在课堂是为了不缺勤,但在课堂上却看一些必修课程如英语等;二是教师也只认识到开设选修课有利于提高学生的综合素质,对于选修课如何转化为学生的素质,应采取怎样的教学方法等更深层次更具体的问题却缺乏思考,常常导致教学上缺少创新意识;教学管理部门对选修课程的重视程度不够,主要表现在:①选修课多安排在晚上或周六、周日的白天或晚上;②对选修课程的考核没有统一规定,由上课教师自主考核,随意性强;③对选修课程学时计算方法与必修课不一样,选修课程50人计1个班,必修课40人计1个班,超过40人学时数就乘系数。这种情况无论是任课教师还是学生的心理都不可避免地产生一种该课程不重要的误解,对选修课的认识产生偏差,导致教师授课积极性和动力不足,学生学习也缺乏积极性和主动性。因此,导致课堂教学效果不尽人意,无法让选修课收到应有的教学效果。

2)学时分配不尽合理 《金属腐蚀与防护》课程教学学时数少,且不断在调整,最早为32学时,后分别调整为24及现在的30学时,而 《金属腐蚀与防护》课程信息量非常大,概念、原理、规律多,关系多,且内容抽象,有些微观腐蚀机理不清楚,甚至有些内容和理论尚未有定论,因此学习难度较大。但由于学时数有限,为了完成既定的教学任务,教师不能对课程进行系统讲解,只能是简略地介绍书本知识,缺乏与实际腐蚀实例的联系,导致学生只能被动地跟着老师走,根本不能主动学习,更谈不上在课后认真看书、考虑问题了。

3)教学环节设置不匹配 目前长江大学的 《金属腐蚀与防护》课程不仅理论学时少,而且没有实验教学环节,学生没有机会理论联系实际,也没有在教师指导下开展腐蚀与防护基础实验的机会,这就从根本上导致学生学习兴趣不足、学过后印象不深、前学后忘的现象,更谈不上动手能力和创新能力的锻炼与培养,这样也就导致学生毕业后在工作之初,面对缓蚀剂评价、腐蚀测定、电化学保护设计等腐蚀与防护问题时不知所措。

4)课程考核不严 该课程的考核主要是依据平时课堂提问、小作业及最后的大作业或读书报告给成绩,这种考核方式本意是针对开设选修课程目的是开拓学生知识面、培养学生创造性思维和初步科研能力而确定的。但总有部分学生却因此对 《金属腐蚀与防护》课程的学习很不认真,导致课堂学习气氛不浓,教学效果不好。

2 教学改革

2.1 重新认识 《金属腐蚀与防护》课程教学的重要性

柯伟院士指出,政府和社会各界应该像关注医学、环境科学一样关注腐蚀问题,腐蚀控制的问题应引起社会的高度重视[2]。从1962年12月国家科委、中国科学院和教育部共同制定了腐蚀与防护科技发展规划以来,我国逐步建立了专门的腐蚀研究机构和教学单位,科技队伍不断成长。从1961年全国大专以上水平的人员一共不过182人,发展到现在专业工程师6000人以上。这些人员在降低腐蚀损失方面发挥了显著作用。现在由于大规模经济建设,防腐蚀正在形成一门新兴的产业,人才问题就更为紧迫。目前我国在劳动力资源方面投入腐蚀领域的比例很大,但他们多数是临时工、农民工,合格的工程师和高级管理人员严重短缺,直接影响到了我国腐蚀与防护科学技术水平的提高及防腐蚀新技术的推广应用。柯伟院士领导的课题组建议国家科技部、教育部和国家经贸委联合发文,要求大学工程教育中包含必要的腐蚀基础知识,要求工程建设与企业领导参加腐蚀与防护科技知识培训,对有关工程技术人员要通过培训、考核获得资格证书,持证上岗[3]。由此可见开展金属腐蚀与防护基础理论与实践教育的重要性。学校教学主管部门、教师、学生应该重新认识并重视该课程教学,根据长江大学油气开发和石油化工的背景,结合油气田和石油化工腐蚀情况和防护要求,对 《金属腐蚀与防护》课程进行全面建设,加强油气田和石油化工腐蚀与防护内容,把该课程建设成具有长江大学特色的课程,注重培养学生职业能力,引导学生参加腐蚀工程师技术资格认证考试,为油气田和石油化工生产提供急需的专业防腐人才,同时也可以扩宽学生的就业面和就业率。

2.2 理论教学改革

1)及时更新教材 目前学生普遍使用的较经典的教材如 《金属腐蚀理论及应用》最早出版在1984年,2002年虽经再版,但其内容没有变化。目前有关 《金属腐蚀与防护》新教材尽管每年都有出版,但内容大多类似,很难选到有特色和创新的教材。而且随着科技的进步,新型材料的不断出现和应用,工程材料不再局限于钢铁材料,因此腐蚀与防护的教学也要与时俱进。在教学中,要么使用最新教材,以教材内容为主线,结合学生专业特点补充最新的知识,要么根据腐蚀学科最新研究进展和研究成果自编教学讲义,以保证将该学科的基础知识和最新成果传授给学生。

2)建立具有长江大学特色的 《金属腐蚀与防护》课程体系 在 《金属腐蚀与防护》教学中要结合油田生产、石油环保、炼油中常用的设备的腐蚀与防护问题进行讲授,让学生了解生产工艺、设备结构和工作环境及设备腐蚀特点。讲课的重点偏重于油田腐蚀、炼油厂腐蚀原因分析和常用腐蚀防护技术的介绍,并引入一些典型腐蚀与防护实例,不仅使学生认识到学习腐蚀与防护的意义,更知道学这门课程与今后工作之间的关系,充分激发学生的学习欲望和学习兴趣。同时也有利于把该课程建设成具有长江大学特色的油气田和石油化工腐蚀与防护的课程,使该课程的教学更具实用性和针对性。

3)多种手段并用教学 《金属腐蚀与防护》课程学习难度较大,教师在课堂要讲清概念、理论及教材中图、表的含义,同时还要引导学生自学,阅读教材。教学中还要帮助学生理清知识结构和前后关系、概念分类和对比,如平衡体系的极化、腐蚀体系的极化,极化的分类、极化的本质、极化与防腐技术的关系等,使学生牢固地掌握腐蚀与防护的基础知识。为了提高课堂教学质量,调动学生学习的兴趣,要多种教学手段并用,如教师可采用讲解、一起讨论、多媒体展示、动画和录像等多种教学形式。让学生观看有关腐蚀与防护的录像资料,利用多媒体演示各种腐蚀形态典型的宏观和微观照片,便于学生更加直观区分各种腐蚀形态,让学生对现场腐蚀防护技术留下深刻印象,使课堂教学效果大大提高。

4)结合科研教学 长江大学在油气田腐蚀与防护技术方面承担过多项国家863、中石油创新基金、湖北省自然科学基金以及来自中国石油、中国石化和中国海洋石油的各大油田生产现场委托的腐蚀与防护方面的科研课题,其中 “油气田缓蚀技术研究及应用”获2005年湖北省科技进步一等奖,同时还有2项关于缓蚀剂的国家发明专利及几十篇腐蚀与防护方面的研究论文。如果能把这些科研成果与教学相结合,教学中以油气田开发、含油污水处理和石油化工生产中发生的腐蚀实例作为教学中的重要资料,以实际腐蚀失效样品为教具,将科学研究的经验、教训、成果引入课堂教学,既可丰富教学内容、突出课程特色,又可激发学生学习兴趣,培养学生研究和创新能力,使学生加深对腐蚀理论的理解,体验理论对解决实际腐蚀问题的重要意义。

5)结合就业和资格认证教学 在教学中可将教学目的与学生的职业能力、防腐蚀工程师技术资格认证考试直接结合,既可提高学生学习的积极性和主动性,又可为我国工农业生产及国防建设,尤其是为油气田和石油化工生产提供急需的专业防腐人才,同时也可以扩宽学生的就业面和提高就业率。

6)建立更趋合理的考核方式 长江大学 《金属腐蚀与防护》课程考核主要是依据出勤情况、平时课堂表现、小作业及最后的大作业或读书报告给成绩。为了弥补现有考核方式的不足,增强学生对课程的重视,可增加实践环节在最终考核中所占的比例,实践环节着重考查学生的创新能力、灵活运用知识的能力,可弥补考核教材化、定义化[4]的不足,真正起到专业选修课程锻炼学生自主创新能力的作用,同时也激发了学生的学习兴趣。

2.3 增加实践教学内容

实践教学在课程教学中起着非常重要的作用,它是巩固理论学习内容、培养学生自主创新能力、锻炼学生分析和解决问题及实际动手能力的一种重要方式,也是理论教学的重要补充,对学生理解和巩固理论教学内容起着重要的作用[5-6]。金属腐蚀与防护是理论与实践并重的课程,但长江大学目前还没有专门的金属腐蚀与防护实验室,没有实验教学大纲,也没有开展实验教学。因此希望学校能建立针对石油化工腐蚀与防护的实验室,同时制定教学大纲和实验教学内容,并在教学中增加实践教学环节内容,以提高学生的实际动手操作能力,扩大学生的知识面和就业面,扩宽学生的就业渠道。

[1]曾荣昌.“腐蚀与防护”课程建设及教学[J].重庆工学院学报 (自然科学版),2008,22(6):162-165.

[2]柯伟.中国工业与自然环境腐蚀调查的进展 [J].腐蚀与防护,2004,25(1):1-8.

[3]柯伟.中国工业与自然环境腐蚀调查 [J].全面腐蚀控制,2003,17(1):1-10.

[4]李正.高校高年级专业选修课考核方式优化 [J].科技情报开发与经济,2008,18(9):182.

[5]万家瑰,毕凤琴,张旭昀,等.金属腐蚀原理及应用课的教学方法改革与实践 [J].中国电力教育,2009(23):88-89.

[6]莫测辉,李桂荣,李彦文.专业选修课实践教学的改革与实践[J].实验室科学,2009(2):11-12.